掌握 C# 文件和输入输出操作

在任何编程语言中，文件和输入输出操作（I/O）都是非常重要的组成部分。C# 提供了一系列工具和类来帮助开发者处理文件的读取、写入、二进制文件的处理以及数据的序列化与反序列化。本文将介绍 C# 中的文件操作，包括 File 类、StreamReader、StreamWriter，以及如何处理二进制文件和数据序列化与反序列化。

1. 文件读取与写入

C# 中的文件操作主要通过 System.IO 命名空间中的类来实现。常见的类有 File、StreamReader、StreamWriter，它们可以帮助你轻松地处理文件的读取和写入。

使用 `File` 类

File 类提供了直接对文件进行操作的静态方法，如读取和写入文件。

// 写入文件
File.WriteAllText("example.txt", "Hello, C#!");

// 读取文件
string content = File.ReadAllText("example.txt");
Console.WriteLine(content);  // 输出：Hello, C#!

File 类还提供了其他实用方法，例如 File.Exists() 用于检查文件是否存在，File.Delete() 用于删除文件等。

使用 `StreamReader` 和 `StreamWriter`

StreamReader 和 StreamWriter 是用于处理文本文件的流类，适合处理较大文件或需要逐行读写的场景。

// 使用 StreamWriter 写入文件
using (StreamWriter writer = new StreamWriter("example.txt"))
{
    writer.WriteLine("Line 1");
    writer.WriteLine("Line 2");
}

// 使用 StreamReader 读取文件
using (StreamReader reader = new StreamReader("example.txt"))
{
    string line;
    while ((line = reader.ReadLine()) != null)
    {
        Console.WriteLine(line);  // 输出：Line 1，Line 2
    }
}

StreamReader 和 StreamWriter 提供了更细粒度的文件操作方式，适合需要逐行读取或写入的场景。

2. 二进制文件处理

除了文本文件，C# 还可以方便地处理二进制文件。使用 BinaryReader 和 BinaryWriter 可以对文件中的二进制数据进行读写。

写入二进制文件

using (BinaryWriter writer = new BinaryWriter(File.Open("data.bin", FileMode.Create)))
{
    writer.Write(1.23);   // 写入双精度浮点数
    writer.Write(123);    // 写入整数
    writer.Write("Hello, binary world!");  // 写入字符串
}

读取二进制文件

using (BinaryReader reader = new BinaryReader(File.Open("data.bin", FileMode.Open)))
{
    double num1 = reader.ReadDouble();
    int num2 = reader.ReadInt32();
    string text = reader.ReadString();

    Console.WriteLine($"Number 1: {num1}, Number 2: {num2}, Text: {text}");
}

BinaryReader 和 BinaryWriter 是处理二进制文件的主要工具，适合处理非文本数据，如图像、音频或自定义的二进制格式。

3. 序列化与反序列化

序列化 是将对象转换为可存储或传输的格式的过程，反序列化 是将存储格式的数据转换回对象的过程。C# 支持多种序列化格式，如 XML 和 JSON，这些格式非常适合数据持久化和传输。

XML 序列化

C# 提供了 System.Xml.Serialization.XmlSerializer 类用于将对象序列化为 XML 格式，或者将 XML 数据反序列化为对象。

using System.Xml.Serialization;
using System.IO;

public class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

// XML 序列化
Person person = new Person { Name = "Alice", Age = 30 };
XmlSerializer serializer = new XmlSerializer(typeof(Person));

using (StreamWriter writer = new StreamWriter("person.xml"))
{
    serializer.Serialize(writer, person);
}

// XML 反序列化
using (StreamReader reader = new StreamReader("person.xml"))
{
    Person deserializedPerson = (Person)serializer.Deserialize(reader);
    Console.WriteLine($"{deserializedPerson.Name}, {deserializedPerson.Age}");
}

在这个示例中，XmlSerializer 将 Person 对象序列化为 XML 格式并保存到文件中，随后我们可以将其反序列化回对象。

JSON 序列化

C# 还可以使用 System.Text.Json 命名空间来处理 JSON 序列化与反序列化操作。

using System.Text.Json;

Person person = new Person { Name = "Alice", Age = 30 };

// JSON 序列化
string jsonString = JsonSerializer.Serialize(person);
File.WriteAllText("person.json", jsonString);

// JSON 反序列化
string jsonFromFile = File.ReadAllText("person.json");
Person deserializedPerson = JsonSerializer.Deserialize<Person>(jsonFromFile);

Console.WriteLine($"{deserializedPerson.Name}, {deserializedPerson.Age}");

相比于 XML，JSON 格式更加紧凑，通常用于网络传输或存储配置数据。JsonSerializer 提供了高效的 JSON 序列化与反序列化操作。